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随着全球能源危机和环境污染的日益严重，人们迫切需要开发新能源，锂离子电池以其环境友好、成本低廉、循环寿命长、高能量和高功率的特性成为研究的热点。本论文正是以发展可用于锂离子电池的正极材料为中心，设计和构筑了一系列碳包覆磷酸盐的高性能纳微米复合材料，并考察了它们在锂离子电池中的应用。本论文的主要内容包括如下三部分:
（一）LiFePO4/C纳微球复合正极材料的制备与性能研究采用植酸作为绿色新颖的磷源，通过高效的水热法及高温碳包覆法合成了自组装的LiFePO4/C纳微球。通过X射线粉末衍射(XRD)、拉曼光谱、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能谱分析(EDS)和电化学技术对LiFePO4/C纳微球进行了研究，并通过对比不同反应时间下的实验结果提出了分形结构的组装过程。由于其独特的结构，LiFePO4/C纳微球具有较高的振实密度(1.2 g cm-3)、较高的可逆比容量(155 mAhg-1)、优异的倍率性能及循环性能，显示出其作为锂离子电池正极材料的巨大潜力。采用植酸作为磷源制备LiFePO4的方法会为利用生物质制备高性能锂离子电池正极材料开拓新的前景。
（二）LiMn0.8Fe0.2PO4/C纳米复合正极材料的制备与性能研究结合溶胶凝胶和高温固相合成方法成功制备了橄榄石结构的LiMn0.8Fe0.2PO4/C固溶体材料，XRD、SEM和TEM表征结果表明纳米尺度的LiMn0.8Fe0.2PO4颗粒均匀分散于原位形成的碳导电网络中。将该纳米复合材料用作锂离子电池正极材料时，充放电曲线中除了对应于Fe3+/Fe2+电对的较短平台(～3.5 Vvs.Li+/Li)外，还有更高电压的长平台(～4.1 Vvs.Li+/Li)对应于LiMn0.8Fe0.2PO4晶格中Mn随Li+脱出嵌入的氧化还原反应，该高的电压平台可明显提高相应锂离子电池的能量密度。此外，使用恒电流间歇滴定技术(GITT)和电化学阻抗谱(EIS)详细研究了LiMn0.8Fe0.2PO4/C电极中锂的化学扩散行为，GITT和EIS所得的锂化学扩散系数DLi分别为5×10-15～1×10-14 cm2 s-1和1.27×10-13～2.11×10-13 cm2 s-1。结果表明，DLi值随测试温度的升高而增加，推断可以通过提高工作温度来改善该类材料的电化学性能。
（三）Li3V2(PO4)3/C复合正极材料的制备与性能研究以环境友好的生物质植酸作为磷源通过简单的溶胶凝胶法及C2H2高温热分解的碳包覆法合成了Li3V2(PO4)3/C(LVP/C)正极材料，并研究了碳包覆对LVP结构、形貌和电化学性能的影响。在3.0-4.3 V的电压区间内，相比于纯相的LVP，LVP/C复合物具有更高的放电比容量（0.1C下达127 mAh g-1）、更好的倍率性能和长循环稳定性。即使在高达5C的充放电倍率下，它仍能表现出107 mAh g-1的可逆容量，且在循环400圈后无明显的衰减，显示其作为优越的锂离子电池正极材料的巨大潜力。